CN102130725A - 一种多天线系统空间射频性能的测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多天线系统空间射频性能的测试方法及系统，涉及无线通信产品的射频测试技术领域。本发明方法包括：为多天线系统建立OTA测试环境，其中，所建立的OTA测试环境包括基站信号模拟器、MIMO信道模拟器和吸波暗室，吸波暗室中设置有N根测试天线，N为整数且大于等于2；控制基站信号模拟器模拟输出多根基站天线的发射信号到MIMO信道模拟器，MIMO信道模拟器输出G路信号到N根测试天线上，N根测试天线向吸波暗室中的待测设备发送空间信号；待测设备接收空间信号，对空间信号进行处理，实现OTA测试。本发明技术方案提供的测试方法及系统，有效的满足MIMO OTA的需求。

Description

一种多天线系统空间射频性能的测试方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信产品的射频测试技术领域，具体地，涉及一种多天线系统(也称为多输入多输出系统，简称MIMO系统)空间射频(Over TheAir，OTA)性能的测试方法及系统。

背景技术

随着现代工业的发展，各类无线通讯产品只有具备良好的发射和接收性能才能保证通讯质量，即，总辐射功率(Total Radiated Power，TRP)要高于一定值，总辐射灵敏度(Total Radiated Sensitivity，TRS)要低于一定值，也就是说OTA测试指标要良好。

CTIA(蜂窝通讯标准化协会)为了保障移动终端设备在网络中正常使用，制定了移动终端空间射频性能的测试标准即《The test plan for mobile stationOTA performance》，目前，很多运营商都要求进入其网络的移动终端空间射频性能要按照CTIA标准要求进行测试，TRP、TRS要满足一定的限值要求。

对于传统的单天线系统和终端，在传统暗室中进行TRP、TRS等指标的测试，随着目前LTE等系统即将产业化，传统单天线系统和设备将会逐渐过度为带有MIMO多天线技术的通信设备和通信终端，但是，传统暗室却无法对多天线终端的空间性能进行性能评估。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种多天线系统空间性能的测试方法及系统。

为了解决上述问题，本发明公开了一种多天线系统空间射频(OTA)性能的测试方法，包括：

为多天线系统建立OTA测试环境，其中，所建立的OTA测试环境包括基站信号模拟器、多输入多输出(MIMO)信道模拟器和吸波暗室，所述吸波暗室中设置有N根测试天线，所述N为整数且大于等于2；

控制所述基站信号模拟器模拟输出多根基站天线的发射信号到所述MIMO信道模拟器，所述MIMO信道模拟器输出G路信号到所述吸波暗室中的N根测试天线上，所述N根测试天线向所述吸波暗室中的待测设备发送空间信号；

所述待测设备接收空间信号，对所述空间信号进行处理，实现OTA测试。

进一步地，上述方法中，所述吸波暗室中设置的N根测试天线的排布如下：

将所述N根测试天线分布在以所述待测设备为中心的同一圆周上，其中，相邻的测试天线形成的圆心角不同。

其中，将N-1根测试天线中相邻的测试天线形成的圆心角均设置为φ，最后一根测试天线与其相邻的测试天线形成的圆心角为2π-(N-1)φ，其中，

$\mathrm{\&phi;}<\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N-1}.$

进一步地，上述方法中，所述吸波暗室中设置的N根测试天线的排布如下：

将所述N根测试天线均匀分布在以所述待测设备为中心的同一圆周上。

当所述OTA测试环境采用单极化测试天线时，所述测试天线的数目N优选为所述OTA测试方法所采用的MIMO信道模型的径数目；

当所述OTA测试环境采用双极化测试天线时，所述测试天线的数目N优选为所述OTA测试方法所采用的MIMO信道模型的径数目的2倍。

本发明还公开了一种多天线系统空间射频(OTA)性能的测试系统，包括基站信号模拟器、吸波暗室、多输入多输出(MIMO)信道模拟器和N根测试天线，所述N为整数且大于等于2，其中：

所述MIMO信道模拟器，用于接收所述基站信号模拟器模拟输出的发射信号，以及用于模拟输出G路信号，并将G路信号映射到所述N根测试天线上；

所述测试天线，位于所述吸波暗室内，用于对天线信号进行空间发送。

进一步地，上述系统中，所述N根测试天线在吸波暗室中的排布如下：

所述N根测试天线分布在以所述待测设备为中心的同一圆周上，其中，相邻的测试天线形成的圆心角不同。

其中，所述N-1根测试天线中相邻的测试天线形成的圆心角均为φ，最后一根测试天线与其相邻的测试天线形成的圆心角为2π-(N-1)φ，其中，

$\mathrm{\&phi;}<\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N-1}.$

进一步地，上述系统中，所述N根测试天线在吸波暗室中的排布如下：

所述N根测试天线均匀分布在以所述待测设备为中心的同一圆周上。

当所述OTA测试系统采用单极化测试天线时，所述测试天线的数目N优选为所述OTA测试系统所采用的MIMO信道模型的径数目；

当所述OTA测试系统采用双极化测试天线时，所述测试天线的数目N优选为所述OTA测试系统所采用的MIMO信道模型的径数目的2倍。

本发明技术方案提供了基于信道射频模拟器(也称为信道模拟器)与全电波吸收暗室方法的测试方法及系统，对于如何建立测试环境，实现对于MIMO系统(MIMO终端)的OTA测试，信道模拟器对于信号的处理，等问题进行了规定，有效的满足MIMO OTA的需求。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明方案所提供的多天线系统空间射频性能测试系统示意图；

图2为本发明技术方案所提供的多天线系统空间射频性能测试流程图；

图3为图2所示流程中所采用的非对称的天线排布的示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种多天线系统空间射频性能的测试系统，如图1所示，至少包括基站信号模拟器(BS emulator)、MIMO信道模拟器、吸波暗室(也称为消声暗室)以及位于吸波暗室中的N根测试天线，其中，N为整数，大于等于2。

其中，基站信号模拟器，用于在OTA测试过程中模拟基站的发射信号，具体地，根据控制模拟输出M路基站发射信号(即M根基站天线的发射信号)至MIMO信道模拟器；

MIMO信道模拟器，用于接收基站信号模块模拟输出的M路基站发射信号，并模拟输出G路信号映射至吸波暗室中的N根测试天线上，其中，测试人员可以根据实际情况设置映射关系后，将MIIMO信道模拟器输出的G路信号映射到N根测试天线上，G为整数且大于等2，在优选的方案中，G＝N＝OTA测试方法中采用的信道模型的径数目；

吸波暗室，用于吸收所有到达暗室边界的波，使得暗室中没有反射波，只有直线的一次波；

测试天线，用于在暗室中进行信号的空间发送；

其中，N根测试天线在吸波暗室的排布有两种方式：

第一种，N根测试天线均匀分布在以吸波暗室中的待测设备(DUT)为中心的同一圆周上，即相邻的测试天线之间形成的圆心角φ均相等，其中，

$\mathrm{\&phi;}=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N};$

但由于，常用的N的优选值为6或8，均为偶数，所以天线之间的间隔的圆心角φ为整数分之π，即测试天线之间形成了精确的对称，这样就有可能会造成相邻的两个测试天线之间的相互干扰，因此提出了第二种非对称的天线排布方式。

第二种，N根测试天线分布在以吸波暗室中的待测设备(DUT)为中心的同一圆周上，但相邻的测试天线之间形成的圆心角φ不相等，即形成非对称的天线排布，在优选的方案中，可以参考OTA测试中MIMO信道模型中径的扩展角、AoA角(到达角)和简化子径数这三个参数中的任一个或几种参数确定一个角φ，且需满足 $\mathrm{\&phi;}<\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N-1},$ 且φ不等于整数分之π，然后将测试天线2与测试天线1之间、测试天线3与测试天线2之间，依次类推，将测试天线N与测试天线N-1之间的夹角均设置为φ，而将测试天线1与测试天线N之间的夹角设置为2π-(N-1)*φ，如图3所示，这样，N根测试天线在同一圆周上的排布就不会产生测试天线之间的精确对称性。

下面介绍实现OTA测试的具体过程，如图2所示，包括如下步骤：

步骤200，基于吸波(消声)暗室建立多天线系统的OTA测试环境；

该步骤中，建立的包括BS emulator、MIMO信道模拟器、吸波暗室以及位于吸波暗室中的N根测试天线，其中，N为整数，且大于等于2，优选地，N值可以等于OTA测试方法中所使用的MIMO信道模型的径(主径，簇)的数目，或者为MIMO信道模型的径的数目的2倍。例如，基于SCM，SCME，Winner I & II定义的MIMO信道模型的径的数目为6或8时，优化的单极化测试天线数目N即为6或8。而对于双极化情况，在同一天线位置配置有相互交叉极化的2根天线，为V&H或倾斜的X交叉极化，因此测试天线数N的优化值对应为6*2或8*2根，即12或16根。当然，在其他场景中，吸波暗室中的测试天线数目还可以大于或者小于MIMO信道模型的径(主径，簇)的数目。

而吸波暗室中N根测试天线的排布有以下两种方式：

1)将N根测试天线均匀分布在以待测设备为中心的同一圆周上，即相邻测试天线之间的圆心角夹角φ相等，均为2π/N，优选地，待测设备可以位于暗室中心，从而可以充分利用吸波暗室的空间；

由于常用的N值为6或8，均为偶数，所以天线之间的间隔的圆心角φ为整数分之π，即测试天线之间精确对称，而这样有可能会造成这两个天线之间的相互干扰，所以在优选的方案中可以采用第二种方式所提出的非对称性的天线排布方式。

2)将N根测试天线分布在以待测设备为中心的同一圆周上，其中，相邻测试天线之间的圆心角夹角φ不完全相等，本实施例中优选的方案是，可以参考OTA测试中MIMO信道模型中径的扩展角、AoA角(到达角)和简化子径数这三个参数中的任一个或几种参数确定一个角φ，且需满足 $\mathrm{\&phi;}<\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N-1}$ 、φ不等于整数分之π，然后将测试天线2与测试天线1之间、测试天线3与测试天线2之间，依次类推，将测试天线N与测试天线N-1之间的夹角均设置为φ，而将测试天线1与测试天线N之间的夹角设置为2π-(N-1)*φ，如图3所示，这样，N根测试天线在同一圆周上的排布就不会产生测试天线之间的精确对称性。

步骤300：开始控制基站信号模拟器(BS emulator)模拟输出M路基站发射信号(即M根基站天线的发射信号)至MIMO信道模拟器，MIMO信道模拟器再模拟输出G路信号映射至暗室中的N根测试天线，N根测试天线对信号进行空间发送；

该步骤中，MIMO信道模拟器输出的G路信号与N根测试天线之间以设定的映射关系进行映射，设定的映射关系可由测试人员根据实际情况设置，其中，G为整数且大于等2，G的优选值等于N等于OTA测试方法中所采用的信道模型的径数目；

步骤400：位于吸波暗室中的待测设备(Device Under Test；DUT)接收来自空间的信号，并对接收信号进行处理，或通过电缆线传出进行后处理，对接收到的信号进行验证，从而完成OTA测试。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多天线系统空间射频(OTA)性能的测试方法，其特征在于，该方法包括：

为多天线系统建立OTA测试环境，其中，所建立的OTA测试环境包括基站信号模拟器、多输入多输出(MIMO)信道模拟器和吸波暗室，所述吸波暗室中设置有N根测试天线，所述N为整数且大于等于2；

控制所述基站信号模拟器模拟输出多根基站天线的发射信号到所述MIMO信道模拟器，所述MIMO信道模拟器输出G路信号到所述吸波暗室中的N根测试天线上，所述N根测试天线向所述吸波暗室中的待测设备发送空间信号；

所述待测设备接收空间信号，对所述空间信号进行处理，实现OTA测试。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述吸波暗室中设置的N根测试天线的排布如下：

将所述N根测试天线分布在以所述待测设备为中心的同一圆周上，其中，相邻的测试天线形成的圆心角不同。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

将所述N根测试天线中的N-1根测试天线与其相邻的测试天线形成的圆心角均设置为φ，最后一根测试天线与其相邻的测试天线形成的圆心角为2π-(N-1)φ，其中，

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述吸波暗室中设置的N根测试天线的排布如下：

将所述N根测试天线均匀分布在以所述待测设备为中心的同一圆周上。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，

当所述OTA测试环境采用单极化测试天线时，所述测试天线的数目N优选为所述OTA测试方法所采用的MIMO信道模型的径数目；

当所述OTA测试环境采用双极化测试天线时，所述测试天线的数目N优选为所述OTA测试方法所采用的MIMO信道模型的径数目的2倍。

6.一种多天线系统空间射频(OTA)性能的测试系统，该系统包括基站信号模拟器和吸波暗室，其特征在于，该系统还包括多输入多输出(MIMO)信道模拟器和N根测试天线，所述N为整数且大于等于2，其中：

所述MIMO信道模拟器，用于接收所述基站信号模拟器模拟输出的发射信号，以及用于模拟输出G路信号，并将G路信号映射到所述N根测试天线上；

所述测试天线，位于所述吸波暗室内，用于对天线信号进行空间发送。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述N根测试天线在吸波暗室中的排布如下：

所述N根测试天线分布在以所述待测设备为中心的同一圆周上，其中，相邻的测试天线形成的圆心角不同。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述N根测试天线中有N-1根测试天线与其相邻的测试天线形成的圆心角均为φ，最后一根测试天线与其相邻的测试天线形成的圆心角为2π-(N-1)φ，其中，

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述N根测试天线在吸波暗室中的排布如下：

所述N根测试天线均匀分布在以所述待测设备为中心的同一圆周上。

10.如权利要求6至9任一项所述的系统，其特征在于，

当所述OTA测试系统采用单极化测试天线时，所述测试天线的数目N优选为所述OTA测试系统所采用的MIMO信道模型的径数目；

当所述OTA测试系统采用双极化测试天线时，所述测试天线的数目N优选为所述OTA测试系统所采用的MIMO信道模型的径数目的2倍。

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